После десятилетия испытаний пропиленовое ракетное топливо может быть готово к использованию в прайм-тайм

Эрик Бергер - 25 сентября 2018 г., 13:21 UTC

Долгое время ракетное топливо-1, или РП-1, безраздельно господствовало в качестве топлива для первой ступени ракет. Эта высокоочищенная форма керосина, полученная из реактивного топлива, использовалась в ракетах «Сатурн», «Дельта», «Атлас» и «Союз» на протяжении всего 20-го века. Он даже служил топливом для современных ракет, таких как Falcon 9.

Преимущество РП-1 состоит в том, что он плотный, что означает, что в относительно небольшой бак можно уместить много топлива. Однако РП-1 — не самое эффективное топливо, этот показатель известен как удельный импульс. Жидкий водород, напротив, имеет очень высокий удельный импульс. Но поскольку он совсем не плотный, его нельзя эффективно использовать в качестве топлива первой ступени.

Это одна из причин, по которой ряд крупных новых ракетных двигателей, разработанных за последнее десятилетие, в том числе двигатели Raptor от SpaceX и двигатели BE-4 от Blue Origin, были разработаны для использования метана в качестве топлива. Он представляет собой компромисс между RP-1 и водородом — не такой плотный, как первый, и с не таким высоким удельным импульсом, как второй. Метан также полезен, если вы хотите полететь на Марс, поскольку его относительно много в тонкой атмосфере Красной планеты, и его можно использовать для дозаправки космического корабля.

Однако давний ученый-ракетчик по имени Джон Гарви считает, что есть еще одно жизнеспособное топливо для ракет — пропилен, и он работает с ним уже более десяти лет. После того, как Гарви в конце 2015 года вместе с Джимом Кантреллом и Эриком Беснаром стал соучредителем Vector, у него появилась возможность применить свое пропиленовое топливо для создания настоящей орбитальной ракеты.

И теперь, по его словам, пропилен себя зарекомендовал. Компания «Вектор» получила патент на свой жидкокислородно-пропиленовый ракетный двигатель и приближается к первому полету своей орбитальной ракеты «Вектор-Р», оснащенной тремя такими двигателями.

В интервью Гарви сказал, что компании удалось перейти от экспериментальных двигателей к двигателям LP-1 в ракете Vector-R, каждый из которых производит около 6000 фунтов тяги. «Самой большой проблемой была оптимизация режима запуска», — сказал он. По сути, Гарви и другим инженерам пришлось немало повозиться, чтобы гарантировать, что в последние секунды обратного отсчета воспламенитель работает правильно и двигатель быстро достигает полной тяги, не повреждая сам двигатель.

По словам Гарви, для небольшой ракеты, такой как Vector-R, предназначенной для доставки полезной нагрузки массой 26 кг или меньше на низкую околоземную орбиту стоимостью менее 3 миллионов долларов, такое топливо, как пропилен, имеет важное значение, сказал Гарви. Благодаря оптимальной плотности и производительности пропилена Vector-R может поддерживать диаметр первой ступени чуть более метра при меньших топливных баках. Пропиленовое топливо также позволяет в конструкции двигателя избежать использования турбонасосов, которые используются для повышения давления топлива в большинстве ракетных двигателей.

Без турбонасосов конструкция двигателя может быть проще, и конструкторам не придется беспокоиться о пузырьках или кавитации в топливе. «Для нас важна каждая небольшая дополнительная производительность», - сказал Гарви.

Компания все еще работает над первым запуском своей ракеты Vector-R в этом году с космодрома на Аляске. Каждый день, по словам Гарви, инженеры Vector оценивают риски и производительность. Насколько сильно им следует давить на Vector-R в его первом полете? Какой риск они должны принять, что что-то может пойти не так?

«Мы приближаемся к этому», - сказал он. «Частью сделки, которую мы постоянно оцениваем, является риск. Теперь, когда мы переходим к более крупным транспортным средствам, мы по-прежнему довольно агрессивны к риску, но мы не такие, как в старые времена».